(57)【要約】【課題】  自動車の内燃機関のための冷却システムを提供する。【解決手段】  本発明は、ファン出力が、出力制御装置により、ファンモーターの特性曲線、冷却システムの運転パラメーター、及び温度レベルの形態で予め定められた基準入力変数から決定される冷却システムに関する。ファンモーターを起動するための異なる特性曲線が、本明細書においては、異なる設定温度レベルに割り当てられる。制御装置のための基準入力変数が変わると、このことにより、ファンモーターを起動するための特性曲線も変わる。ファン制御装置のための基準入力変数が変わる時に、ファンモーターが騒音を出し始めるのを防止するために、ファンモーターの動作が、調整可能な最小の待ち時間の間、一定に保たれる。この最小の待ち時間の間に、冷却回路を切り替えることにより、冷却システムの運転パラメーターを新しい基準入力変数に調整でき、ファンモーターの騒音が気にならなくなる。【選択図】      図２
2005121028.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関（１）のための冷却システムであって、温度に応じてサーモスタット（１１）内のバルブにより、ラジエータ（２）を備えない小さな冷却剤回路とラジエータ（２）を備えた大きな冷却剤回路とを分離し、両者を互いに接続し、前記サーモスタット（１１）の前記バルブの作動ユニットが、制御装置（５）によって起動され、前記ラジエータ（２）に割り当てられたファン制御装置を備えたファン（４）を具備し、複数の可能な冷却剤設定温度の１つが、前記サーモスタット内の前記バルブを開閉することにより、前記ファン制御装置により基準入力変数として設定される冷却システムにおいて、
前記ファンの出力制御のための特性曲線（Ｋｈｉｇｈ、Ｋｌｏｗ）が、前記ファン制御装置内のそれぞれの冷却剤設定温度に割り当てられ、
基準入力変数が変わると、前記ファン制御装置が、調整可能な最小の待ち時間（Δｔ１）の間、前記ファンモーター（４）の動作を一定に保つことを特徴とする冷却システム。
【請求項２】
前記基準入力変数が変わると、前記ファン制御装置が、前記特性曲線（Ｋｈｉｇｈ、Ｋｌｏｗ）を変更することを特徴とする請求項１に記載の冷却システム。
【請求項３】
前記特性曲線（Ｋｈｉｇｈ、Ｋｌｏｗ）が変わると、フィルタ（３２）が切り替わって、前記ファンモーターを起動することを特徴とする請求項２に記載の冷却システム。
【請求項４】
前記フィルタ（３２）が、ＰＴ１特性を有することを特徴とする請求項３に記載の冷却システム。
【請求項５】
前記最小の待ち時間（Δｔ１）が、プログラムモジュール（ＴＩＭＥＲ１）によって調整されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の冷却システム。
【請求項６】
前記フィルタの特性が、第２のプログラムモジュール（ＴＩＭＥＲ２）によって調整されることを特徴とする請求項３〜５のいずれか一項に記載の冷却システム。
【請求項７】
前記フィルタの時定数及び前記フィルタ設定の持続期間（Δｔ２）が、前記第２のプログラムモジュール（ＴＩＭＥＲ２）により選択機能（３５）により調整され得ることを特徴とする請求項６に記載の冷却システム。
【請求項８】
前記最小の待ち時間（Δｔ１）が、前記設定温度レベル又は該関連する運転パラメーターに応じて調整されることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の冷却システム。
【請求項９】
前記フィルタの時定数が、該関連する運転パラメーターに応じて調整され得ることを特徴とする請求項３〜８のいずれか一項に記載の冷却システム。
【請求項１０】
該運転パラメーターが、特に内燃機関（１）のエンジン負荷及び吸気温度であることを特徴とする請求項８あるいは９に記載の冷却システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ファンモーターのための出力制御装置を備えた自動車の内燃機関のための冷却システムに関する。ファン制御装置は、本明細書においては、ファンモーターの特性に基づいて、かつ冷却システムの運転パラメーター及び予め定められた基準入力変数に基づいて、ファン出力を決定し、これにより、設定温度レベルが決定される。本明細書においては、ファン制御装置により、設定温度レベルを変更し、ファン特性を変更することができる。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１では、包括的な冷却システムについて開示している。自動車の内燃機関のための冷却システムにおいては、様々な温度レベルが設定される。設定すべき温度レベルとは、ここでは、制御プログラムを用いて所望のファン出力を決定するファン制御装置のための基準入力変数である。ファン出力は、ここでは、冷却システムの運転パラメーターから、基準入力変数から、かつファンモーターの数組の特性曲線及び特性から決定される。ファンの動作は、ここでは、冷却システム内の冷却剤が、最低温度に到達し、これを超えるまで一時停止される。これは、内燃機関ができる限り素早く運転温度に達し、かつファンモーターが余りにも早く冷却効果を発揮し始めないよう保証することが、その目的である。ファン機能が使用可能になると、制御プログラムは、ファン出力を設定温度レベルに調整する。ここでは、ファン出力を調整すべき２つの所定の温度レベル、９０℃及び１０８℃がある。
【０００３】
したがって、上述した冷却システムは、基準入力変数として予め定められた温度レベルに、できる限り素早く到達するという点で効率的である。しかし、温度レベルが出力制御装置のための基準入力変数の変更によって変更することが予め定められているために、高い温度レベルから低い温度レベルに変わる時に、欠点が発生する。例えば、この基準入力変数が１０８℃から９５℃のように高い値から低い値へ変更されると、ファンモーターの出力制御装置が現在の実際の温度に対する大きな温度差を検出する。すると、ファンモーターは、最大の出力で回転し始め、うなり音（騒音）を出し始める。このことは、できる限り素早く低い温度レベルが得られるという利点を有するが、概して、うなり音は望ましいことでも必要なことでもない。したがって、ファンモーターのうなり音は、騒音障害となり、不必要なエネルギ消費の原因となる。
【０００４】
【特許文献１】独国特許出願公開第１９７２８８１４Ａ１号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、冷却剤の設定温度レベルが高い値から低い値に変わる時に、ファンモーターが騒音を出して回転しないように、冷却システムを改善することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この目的は、請求項１に記載の冷却システムによって達成される。本発明による装置の好ましい発展形態は、従属請求項及び発明を実施するための最良の形態の説明内に記載されている。
【０００７】
この解決方法は、ファン出力が、出力制御装置により、ファンモーターの特性、冷却システムの運転パラメーター、及び温度レベルの形態の予め定められた基準入力変数から決定される冷却システムを用いて達成される。この場合、ファンモーターを起動するための様々な特性曲線が、様々な設定温度レベルに割り当てられる。制御装置のための基準入力変数が変わると、ファンモーターを起動するための特性曲線も変わる。ファンモーターが騒音を出し始めるのを防止するために、ファン制御装置のための基準入力変数が変わる時には、ファンモーターの動作点が、調整可能な最小の待ち時間の間、一定に保たれる。この最小の待ち時間の間に冷却回路を切り替えることにより、冷却システムの運転パラメーターが、ファンモーターの騒音が気にならない程度の、新しい基準入力変数に調整される。
【０００８】
本発明の好ましい発展形態においては、ファンモーターの始動は、ファンモーターを起動するために接続されたフィルタによって減衰される。このことにより、設定温度レベルが変わって、冷却すべきシステムの現在の実際の温度と比べて大きな温度差が生じた場合にも、ファンをゆっくりと始動することが可能となる。このフィルタは、いわゆるＰＴ１特性を有することが好ましい。
【０００９】
本発明のさらに好ましい発展形態においては、ファンモーターが始動するまでの最小の待ち時間を調整し、かつシステム条件に合わせるために必要なファンの始動方法を故意に調整するための機構が含まれる。このため、たとえば、最小の待ち時間を内燃機関の熱負荷に応じて故意に短縮するか、又はファンモーターの始動に影響を及ぼすよう使用されるフィルタ特性を変えることができ、したがってファンは、より素早くより高い出力まで上がる。センサを用いて、内燃機関、冷却回路、及び周囲条件を監視することにより、選択されたフィルタ設定が保証できない程度にまで運転条件が変わった場合にも、フィルタ設定の調整に有効な持続期間を減少することができる。このため、たとえば、ファンモーターを遮断するための最小の待ち時間は、設定温度レベル又は関連する運転パラメーターに応じて調整される。フィルタ設定も同様に、関連する運転パラメーターに応じて調整される。
【００１０】
一般的な有効性を制限することなく、内燃機関のための冷却システムの例を参照しながら、以下に、本発明についてより詳細に説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
ファンモーターは、通常、冷却システム及び内燃機関のオーバーヒーティングに対する安全装置として使用される。ファン制御装置に加えて、冷却システムは、通常、サーモスタットの形態の一次温度制御装置を備える。冷却システム内の温度は、この一次温度制御装置によって調整されることが好ましい。閉じた冷却回路を切り替えるよう働くサーモスタットは、特に内燃機関に対する一次温度制御装置として使用される。このような状況において、サーモスタットは、実質的にファンモーターより省エネルギであり、その上、システム内にあるエネルギをよりうまく保持するという利点を有する。ファンモーターは、本明細書においては、既存システムからエネルギを抽出するためだけに多くのエネルギを使用するという欠点を有する。しかし、システム内のエネルギを保持し、これからできる限り多くの有効な出力を抽出しようとすることにおいて優れている。したがって、冷却システム内の温度制御は、省エネルギ型の一次制御装置によって達成され、ファンモーター及びファン制御装置は、一次制御装置ではもはや確かな温度制御を維持することができない場合の、追加の安全装置としてのみ使用されることが好ましい。したがって、特に自動車においては、ファンは、冷却システム内の温度制御のためには、できる限り使用しないようにされるべきである。しかし、先行技術による既知のファン制御装置においては、既に述べたように、このことにより、冷却システム内の温度レベルが高レベルからより低い温度レベルに低下する時に問題が生じる場合がある。図１を参照しながら、これらの問題を例示し、本発明によるファン制御装置の好ましい動作原理を先行技術と比較する。
【００１２】
図１では、ファンモーターを起動するのに使用され、かつ百分率ＰＷＭで表されたパルス幅変調のパルス占有率が、冷却システム内の温度に対してプロットされている。冷却システムは、２つの異なる温度レベル、即ち、９０℃の温度レベル及び１０５℃の第２の温度レベルを設定するようになっている。温度制御は、主に一次制御装置を用いて行われる。ファンは、オーバーヒーティングに対する追加の安全装置として機能し、一次制御装置が予め定められた温度レベルを維持できなくなった時にカットインするようになっている。温度上昇につれてシステムをより冷却するために、ファンモーターが出力を増加し始める閾値が、一般に、それぞれの温度レベルに対して設けられている。図１の実施形態の例においては、９０℃の温度レベルに対しては９５℃の閾値が、１０５℃の温度レベルに対しては１０７℃の閾値が設けられる。実際の温度がこの閾値から偏差すればする程、元々設定されている温度レベルに戻るのに必要な冷却力が大きくなる。ファンモーターをＰＷＭ起動すると、最も簡単な場合においては、それぞれの設定温度レベルのためのファン特性曲線が、複雑な状況においては、複数のファン特性曲線からなる数組の特性曲線が生じ、これから、冷却システム内の冷却剤（例えば水やクーラント液）のそれぞれの実際の温度で、ファンモーターの出力を調整するために必要な駆動信号を導き出すことができる。設定温度レベルを１０５℃から９０℃に変更するための２つの特性曲線Ｋｈｉｇｈ、Ｋｌｏｗを示している図１の実施形態の例においては、ファン制御装置のための特性曲線も、基本的に、ＫｈｉｇｈからＫｌｏｗに切り替えられる。しかし、冷却システムの実際の温度は、１０５℃から９０℃への基準入力変数の変更に直ちに追随することができない。したがって、先行技術によるファン制御装置については、このシナリオでは、基準入力変数が９０℃に変わると、ファン制御装置が冷却システムの極端なオーバーヒーティングを検出し、ファンモーターがその特性曲線の上限出力値で起動するという、以下に記載するような問題が生じる。
【００１３】
ファンモーターは、まさしく騒音を出す。図１では、先行技術によるファンのためのパルス幅変調に対してプロットされ、ＳｔｄＴで表された、駆動信号のための曲線が、一点鎖線で示されている。基準入力変数が下方に移動する場合には、作用点が、より高い温度レベルの特性曲線Ｋｈｉｇｈ上のより低い点から、より低い温度レベルの特性曲線Ｋｌｏｗ上のより高い点に飛ぶことが分かるであろう。本発明は、このことを防止することを目的とする。本発明によれば、このことは、基準入力変数の変更に反応して、一次制御装置が冷却システム内のより低い温度レベルを設定する機会を持つことができるようにするために、ファン駆動制御装置が、最初に最小の時間、中断されることで達成される。この最小の待ち時間が経過した後にも、一次制御装置により、より低い温度レベルがまだ達成されていない時には、ファンモーターが直ちにフル電力で始動しないことを保証することにより、ファンモーターが騒音を出すのを防止することができる。本発明によれば、このことは、ファンモーターに対する突然の負荷の反転を減衰するよう働くフィルタを用いて達成される。このことは、たとえば、ファンモーターの特性曲線からファンモーターのための駆動信号を導き出すことによって行うことができるが、このことを用いて直ちにファンモーターを起動するのではなく、ファン出力がファン特性曲線上の作用点に漸近的に近づくことを保証するための入力側のフィルタを用いて、このことを行う。この時間の間、一次制御装置は、温度低下を生じさせる機会を有し、このことは、ファンが静かに開始されることによりさらに支援される。開始が遅延したために、またファンモーターがさらに減衰されて開始したことと恐らく合わせて、本発明による方法及び本発明による制御プログラムは、曲線Ｄ５及びＤ６０に例示されているファンモーターなどのパルス幅変調のための信号プロファイルを提供する。本明細書においては、ファンの始動制御において、曲線Ｄ６０の形状は高減衰フィルタに対応し、曲線Ｄ５の形状は低減衰フィルタに対応する。
【００１４】
図２は、６気筒の内燃機関１の代表的な冷却システムを示す概略図である。内燃機関に加えて、冷却システムはまた、車両ラジエータ２及び加熱用熱交換機３を組み込んでいる。車両ラジエータの冷却力は、電動ファン４によって影響を受け得る。ファンの出力を調整するために、ファンの電動機は、制御ユニット５によって制御される。冷却された冷却剤は、車両ラジエータからフィードライン６によって取り出され、燃焼気筒９のための冷却通路（詳細に図示せず）を供給するために、冷却剤ポンプ７により冷却ライン８内に送られる。加熱された冷却剤は、燃焼気筒９から戻りライン１０を介して三方サーモスタット１１に送られる。三方サーモスタット１１内のバルブの位置により、内燃機関からの冷却剤は、ラジエータ戻り管ライン１２を介して車両ラジエータ内に、又はラジエータバイパス１３及び冷却剤ポンプ７を介して内燃機関の冷却ライン内８に戻る。
【００１５】
三方サーモスタット１１内のバルブの位置により、冷却システムは、本明細書においては、当技術分野で既知の方法によりバイパスモード（冷却剤をすべてラジエータバイパス１３に送る）で、ハイブリッドモード（冷却剤をラジエータ戻り管ライン１２とラジエータバイパス１３に所定の割合で送るモード）で、又はフル冷却回路（冷却剤をすべてラジエータ戻り管ライン１２に送る）で動作する。加熱用熱交換機３は、温度制御遮断弁１４を介して内燃機関内の冷却システムの高温分岐管に接続される。遮断弁１４が開放された後に加熱用熱交換機３を通る流量は、加熱出力を調整するために、追加の電気冷却剤ポンプ１５及び時間遮断弁１６によって調整できる。
【００１６】
三方サーモスタット１１のバルブに対するアクチュエータの起動は、本明細書においては、制御ユニット５によって設定される。制御ユニットは、マイクロプロセッサの形態の論理要素を含んでいる。この制御ユニットは、エンジンの電子制御ユニットによって形成されるか、又はエンジンの電子制御ユニットの一体部分を形成することが好ましい。制御ユニット５は、本明細書においては、三方サーモスタット１１及びファンモーター４を起動する。三方サーモスタット１１内の加熱要素は、本明細書においては、当技術分野で既知の方法によって起動される。三方サーモスタット１１は、本明細書においては、上述した一次制御装置の制御要素であり、これも同様に、三方サーモスタット１１内の加熱要素を起動するための制御プログラムとして、制御ユニット５において実施される。三方サーモスタット１１を好適に起動することにより、内燃機関の冷却システムにおいて、特に、８０℃、９０℃、及び１０５℃の３つの異なる温度レベルを設定し、制御することができる。温度レベルは、本明細書においては、主に負荷制御方式で設定される。つまり、現在の需要に合った冷却システムの温度が、内燃機関の運転モードを参照して設定され、これは、最新式の内燃機関のエンジン電子回路においては、通常、エンジンに対する需要に従って、ディジタル信号の形態で読み取ることができる。最も重要な影響変数は、特にエンジン速度、吸気量、又は燃焼気筒内に噴射された燃料油の量から決定されるエンジン負荷である。三方サーモスタット１１のみではもはや満足な温度制御が達成できない場合は、さらに冷却するために、ファンを使用することがある。本明細書においては、ファンモーター４も同様に、制御ユニット５によって起動される。ファンモーターの出力は、通常、パルス幅変調によって調整される。これを行うために、制御プログラムは、冷却システムの運転パラメーターから所望の冷却力を計算し、現在の冷却力要件が分かると、ファン特性曲線から、パルス幅変調のパルス占有率を決定し、これにより、所望の冷却力が生成され得る。好適なファン出力を決定するのに最も重要な影響変数とは、現在のエンジン負荷、冷却剤設定温度、冷却剤の実際の温度、吸気温度、及びファン特性曲線である。冷却システムを用いて異なる温度レベルを動作させることが提案された場合は、様々な温度レベルに対する、異なるファン特性曲線Ｋｈｉｇｈ、Ｋｌｏｗが使用され得る。
【００１７】
本発明によれば、冷却システムは、冷却システム内の温度レベルが下降した場合には、少なくとも最小の待ち時間の間、ファンモーターの始動が防止され、この最小の待ち時間の後、なおもファンを始動することが必要な場合には、このファンの始動を減衰して、ファン特性曲線上のファン制御装置の作用点に漸近的に近づくことができるような形で制御される。本発明によれば、このことは、以下に図３を参照しながら、より詳細に記載する制御プログラムを用いて達成される。
【００１８】
図３は、本発明による制御プログラムのための機能ブロック図及び信号の流れ図である。入力側で、制御プログラムが、好ましくはエンジン管理システムから、本明細書においてはエンジン制御ユニットから導き出される信号値を処理する。これらの値とは、冷却剤設定温度、冷却剤の実際の温度、吸気温度、及び内燃機関が現在動作しているエンジン負荷の特性である。エンジン管理システムによって予め定められた冷却剤設定温度から、関連するファン特性曲線又は関連するファン特性曲線の１組が、プログラムモジュール３１によって選択され、ワーキングメモリ内に送られる。冷却剤の実際の温度を監視することにより、プログラムモジュール３１を用いて、ファンのための関連する１組の特性曲線又はファンモーターが動作する関連する特性曲線内の作用点を見つけることができる。このような処理工程の結果、ファンモーターの出力系統への駆動信号が生じる。この駆動信号は、それによりファンモーターの制御が設定されるパルス幅変調率であることが好ましい
【００１９】
エンジン管理システムによって予め定められた冷却剤設定温度が変わると、新しい冷却剤設定温度のために指定された工程が、新しいファン特性曲線を選択するために、プログラムモジュール３１によって実施される。プログラムモジュール３１は、謂わば、高い冷却剤設定温度のための特性曲線Ｋｈｉｇｈから、より低い冷却剤設定温度のための特性曲線Ｋｌｏｗに切り替える。さらに、冷却剤の実際の温度が常に監視されており、したがって、新しいファン特性曲線Ｋｌｏｗ上のファンモーターのための作用点も見つけ、設定することができる。冷却剤設定温度の変更及び関連する特性曲線の変更は、サブルーチン３３を用いてプログラミングで評価される。これは、冷却剤設定温度が高い温度設定からより低い温度設定に変わったかどうかを確認するものである。変わった場合には、タイマ１と呼ばれるさらなるプログラムモジュールが起動される。図３では、起動ステップは、真理変数−真という記号で表されている。タイマ１プログラムモジュールは、ファンモーターの動作点が、冷却すべきシステムのさらなる運転パラメーターに応じて一定に保たれる、最小の待ち時間Δｔ１を計算し、定義する。ファンモーターの出力制御の変更の一時停止は、好適な形で達成され、タイマ１プログラムモジュールが、ファンモーターの起動を中断する切り替え操作３４を起動する。ファンモーターの出力制御を、どのぐらいの間一時停止するかは、内燃機関及び冷却システムの現在の運転パラメーターから決定される。図３に、タイマ１プログラムモジュールに対する入力変数５、３０、及び６０の記号で表された、５秒、３０秒、及び６０秒の最小の待ち時間が設けられる。最小の待ち時間を決定する際の主要影響変数とは、現在のエンジン負荷、内燃機関の現在の吸気温度、冷却剤の現在の実際の温度、及び予め定められた冷却剤設定温度の温度変更の大きさである。最新式の内燃機関においては、内燃機関によって要求される出力により、エンジン管理システムは、内燃機関の冷却剤システムの最大３つの異なる冷却剤設定温度を予め決定し、設定する。冷却剤設定温度のための代表的な温度レベルとは、８０℃、９０℃、及び１０５℃である。冷却剤設定温度が１０５℃から８０℃に変わる場合には、６０秒の最小の待ち時間が設けられ、冷却剤設定温度が１０５℃から９０℃に変わる場合には、３０秒の最小の待ち時間が設けられる。上述した最小の待ち時間は、必要な場合には、内燃機関の冷却システムがオーバーヒーティングすることから保護するために短縮することができる。しかしすべての場合において、５秒の最小の待ち時間は設けられる。過負荷が生じる危険性がある場合に、最小の待ち時間を中断するための機構とは、内燃機関のための安全防護機能である。この安全防護機能は、冷却剤の実際の温度が、１０７℃の臨界値を超えた時にはいつでも、たとえば、内燃機関の吸気温度が５０℃を超えた時、又は内燃機関の速度及び燃焼気筒の体積効率から決定された内燃機関のエンジン負荷が、内燃機関の最大負荷の９０％を超えた時に起動される。このような場合において、タイマ１は、最小の待ち時間を５秒に減少させるか、又は６０秒及び３０秒の、２つのより長い最小の待ち時間の間に、内燃機関に���負荷が発生した時は、このより長い最小の待ち時間が中断される。本明細書においては、現在のエンジン負荷も同様に、エンジン管理システムによって計算され、現在の吸気温度は、エンジン制御ユニットによって決定され、本発明による制御プログラムによって処理される。このようなさらなる処理は、タイマ１プログラムモジュールによって実現され、最も簡単な場合には、冷却システム及び内燃機関の運転パラメーターがそれぞれ定められた許容範囲内にあるかどうかを検証するよう働く比較演算が含まれる。
【００２０】
タイマ１によって決定された最小の待ち時間が終了すると、低い特性曲線Ｋｌｏｗ、又はより正確には、低い特性曲線に基づいて計算された駆動信号が、ファンモーターに解放される。高い特性曲線Ｋｈｉｇｈは切り替わらず、終始アクティブのままである。図３では、特性曲線を使用可能にすることが、切り替え操作３４の記号で表されており、これは、スイッチの形態をとることがあり、又はプログラム内に組み込まれている切り替え操作を用いて達成されることが好ましい。冷却剤設定温度が切り替えられ、かつ最小の待ち時間が経過した後にも、新しい冷却剤設定温度と冷却剤の現在の実際の温度との間の温度差が非常に大きく、ファンを使用することがなおも必要な場合には、現在可能となったファンの始動が、本発明による制御プログラムによって減衰される。このことにより、ファンの騒音が防止される。ファンを始動することが必要かどうかは、プログラムモジュール３１を用いて、当技術分野で既知の方法で、冷却剤の実際の温度の偏差が容認できるより大きいかどうかを検証することにより決定される。
【００２１】
ファンの始動は、ファンモーターの電子機器に対する駆動信号にフィルタをかける、調整可能なディジタルフィルタ３２によって減衰される。このフィルタにより、フィルタ入力側の駆動信号が、漸近的に入力値へと上昇するフィルタ特性曲線を有するフィルタ出力部に伝達されることが保証される。このフィルタは、いわゆるＰＴ１特性を有するフィルタであることが好ましい。これらのフィルタは、指数プロファイル、つまりどのぐらい後に出力信号が入力信号の値の６６パーセントに到達したかを示す指数関数の時定数を有するフィルタ特性曲線によって定められる。これらのフィルタの効果は、指数関数の時定数を選択することにより、修正し、調整することができる。本発明はまた、サブルーチン３５を用いてフィルタ３２のフィルタ定数が変更できるという点において、このことを行う。この場合、５秒の時定数及び６０秒の時定数が設けられる。フィルタ時定数の切り替えは、プログラムモジュールにより構成されるタイマ２で、選択操作３５を起動することによって起動される。図３では、選択操作は、切り替え操作として表されているが、概して、プログラミングされた選択ステップとして実施される。
【００２２】
上述したフィルタ３２のためのフィルタ設定の持続期間は、タイマ２によって調整される。タイマ２は、本明細書においては、主に、フィルタ３２の時定数を高い時定数からより低い時定数にリセットするよう働く。図３の実施形態の例においては、これらは、フィルタ３２の時間特性に影響を及ぼすための、２つの時定数、５秒及び６０秒である。タイマ２は、本明細書においては、タイマ１の出力信号から、そのタイミングをとる。より正確には、最小の待ち時間Δｔ１の終了を、タイマ２を起動するためのタイミングをとった開始点とする。最小の待ち時間Δｔ１の開始又は特性曲線Ｋｌｏｗの解放で、フィルタ３２の時定数が、その高い値、たとえば６０秒に定期的に設定される。タイマ２からの切り替え信号がフィルタ定数を、たとえば５秒のより低い値に設定し戻される時まで、この設定はアクティブのままである。このリセット信号は、最小の待ち時間Δｔ１が終わった後の、時間枠Δｔ２の終了時に、タイマ２によって発せられる。この追加の時間は、通常、たとえば６０秒である。特別な状況でない場合には、フィルタ３２のフィルタ設定は、最小の待ち時間Δｔ１が経過した後、たとえば６０秒の時間枠Δｔ２の間、アクティブのままである。
【００２３】
しかし、フィルタ３２の高い減衰効果により、オーバーヒーティングが生じる危険性があるような、特別な状況が存在する。フィルタ設定により、ファンの始動が遅くなる場合に、このような危険性が生じ得る。このため、フィルタ設定の持続期間を短縮することができる安全防護機能が、タイマ２によって設けられる。このため、タイマ２は、エンジン制御ユニットからの対応する特性変数を監視することにより、内燃機関の吸気温度及び内燃機関の現在のエンジン負荷も読み取る。吸気温度が５０℃の値を超えると、又はエンジン負荷が可能な最大エンジン負荷の９０％の値を超えると、フィルタ３２の時定数は、直ちに５秒のより低い値にリセットされる。このことにより、過負荷が生じる危険性がある場合に、ファンをその最大出力までより素早く動作させることができる。つまり、ファンは、フィルタ３２の時定数がより小さい場合に、より素早く効果を発揮する。
【００２４】
図３に示されている個々のプログラムモジュールの相互作用、及び本発明による制御プログラムの動作原理について、図４を参照しながら、再び説明する。
【００２５】
図４は、全部で６つの関連タイムチャートであり、この中の（１）は、冷却剤設定温度のための時間曲線を示し、（２）は、冷却剤の実際の温度のための曲線を示し、（３）は、タイマ１プログラムモジュールの出力部の信号レベルのための時間曲線を示し、（４）は、フィルタ３２のフィルタ定数の切り替えを示し、（５）は、タイマ２の出力部の信号レベル曲線を示し、最後に、（６）は、ファンモーターを起動するためにＰＷＭ比率に対して制御プログラムによって行われた調整の効果を示す。工程全体の開始点は、冷却剤設定温度を、高い値、この場合はたとえば１０５℃から、より低い値、本明細書においてはたとえば９５℃に切り替える時である。切り替えられると、冷却システム内の温度を調整するための一次制御装置が、最初に起動される。つまり、一次制御装置のサーモスタット１１が切り替えられて、冷却剤の実際の温度が降下し始める。タイマ１プログラムモジュールによって計算され、設定された時間枠Δｔ１の間、ファンの出力制御装置の電源は、時間Ｔ１まで切られたままである。最小の待ち時間Δｔ１が経過すると、ファンの起動が可能となる。しかし、ファンは、最初に６０秒の時定数で動作するフィルタ３２を介して起動される。タイマ２は、どのぐらいの時間、フィルタ設定を維持するかを決定する。タイマ２は、時間枠Δｔ２を計算し、定義し、その後、フィルタ３２のフィルタ定数が、６０秒から５秒に設定し戻される。その後、つまり時間Ｔ２の後に、冷却剤設定温度の次の変更まで、５秒の時定数でフィルタが機能する。殆どの場合、時定数をリセットをしても、パルス幅変調にさらなる影響を及ぼさない。つまり、殆どの場合、時間枠Δｔ２が経過すると、即ち時間Ｔ２まで、ファンモーターは、使用可能となった新しい特性曲線上のその作用点まで動作する。しかし、時定数をリセットすることは、ファン制御装置が、より短い時定数で、作用点の変更に反応できるという利点を有する。つまり、フィルタのより短い時定数で、ファンモーターは、ファン特性曲線上の作用点のいかなる移動にも、よりうまく追随することができる。
【００２６】
最小の待ち時間Δｔ１の終了時には、冷却剤の実際の温度は、概して、一次制御装置を用いて、ファンモーターのためのトリップオン閾値より低くなっているはずである。本明細書で論じている実施形態の例においては、このトリップオン閾値は９５℃である。冷却剤の温度がこのトリップオン閾値より下に低下せず、最小の待ち時間Δｔ１が経過すると、時間Ｔ１で、ファンが減衰されて始動する。ファンの始動が減衰されると、ファンのパルス幅変調（ＰＷＭ）のための駆動信号が、ファン特性曲線上の作用点に漸近的に近づく。この曲線の例が、図４の（６）に表されている。冷却剤の実際の温度についての図では、ファンモーターの始動により、当然、冷却剤の実際の温度の、９５℃の新しい冷却剤設定温度への、より急速な低下が起きる。冷却剤の実際の温度が、時間Ｔ３で新しい冷却剤設定温度に到達すると、ファンによる支援はもはや不要となり、ファンの電源を切ることができる。ファンの電源は、ＰＷＭのためのパルス占有率がゼロになることによって切られる。
【００２７】
以上のように、本発明の冷却システムによれば、自動車用のラジエータに設けられる電動ファンの制御に複数の特性曲線を用い、現在の冷却剤の温度と、その温度に対応する特性曲線上の駆動電力値（ＰＷＭ値）に基づいて電動ファンを駆動する。このファンの駆動中に、設定された特性曲線が、高い側（Ｋｈｉｇｈ）から低い方（Ｋｌｏｗ）に切り替わったときには、切り替え後の特性曲線値を直接供給しないで、フィルタ手段（３２、３３、３４、３５、タイマ１，２）を使って、ファンの始動を減衰させて、ファン特性曲線上のファン制御装置の作用点に漸近的に近づくことができるような形で、すなわちタイムラグを有する起動を行うように制御する。これによって、ファンが高パワーで起動することを防止でき、ファンのうなり音などの騒音の発生を防止することができる。
【００２８】
尚、本発明は上記の実施の形態に限られることなくさまざまな応用が可能である。本形態では特性曲線は２種類であるが、複数種あってもよい。また、モータの駆動は、パルス幅変調方式だけではなく、他の公知の駆動方法であってもよい。さらに、タイマーの設定値やフィルタの時定数は、実際に適用される内燃機関や車両の特長により適宜設定すればよいことは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】先行技術によるファン駆動制御と本発明によるファン駆動制御の２例との間の比較を示す図である。
【図２】制御ユニットを用いて温度制御及びファン駆動制御が達成され、かつ本発明による最も重要な影響変数が制御ユニットによって処理される、内燃機関のための代表的な冷却システムを示す図である。
【図３】ファン制御装置のための簡単な機能ブロック図及び信号の流れ図である。
【図４】図３の信号の流れ図によって影響を受ける設定の時系列、及びファン及び冷却剤の実際の温度に対する、その影響のタイミングを示す図である。
【符号の説明】
【００３０】
１  内燃機関
２  車両ラジエータ
３  加熱用熱交換器
４  電動ファン
５  制御ユニット
６  フィードライン
７  冷却剤ポンプ
８  冷却ライン
９  燃焼気筒
１０  戻りライン
１１  三方サーモスタット
１２  ラジエータ戻り管
１３  ラジエータバイパス
１４  温度制御遮断弁
１５  追加冷却剤ポンプ
１６  時間遮断弁
【図１】
2005121028.tif 000003
【図２】
2005121028.tif 000004
【図３】
2005121028.tif 000005
【図４】
2005121028.tif 000006